2 地应力场反演计算 地应力测量主要是对某一地点或某一地段的地应力状态的测量与分析研究,而对某一区域现今地应力场的研究,则需要进行大量的地应力测量,才能得到该区地应力状态的分布规律,但是在实际工作中,这种
2 地应力场反演计算
地应力测量主要是对某一地点或某一地段的地应力状态的测量与分析研究,而对某一区域现今地应力场的研究,则需要进行大量的地应力测量,才能得到该区地应力状态的分布规律,但是在实际工作中,这种方式是难以付诸实施的。 因此在进行一定数量的测点资料控制的基础上, 采用模拟实验方法进行研究是一条可行之路。 这种方法是将区域构造简化成模型, 综合考虑区域内的岩石力学性质的变化、 构造形式等, 根据已知点提供的地应力数据及其它有关参数, 以初步研究结果所得到该区应力场的应力作用方向、 方式作为边界及加载条件进行实验, 看实验结果是否与采用上述方法研究的各已知点应力状态相对应, 然后综合分析该区应力场[4]。
根据刘桥矿区的工程地质条件及地应力实测资料,利用FLAG数值分析程序对刘桥一矿6采区的岩体初始地应力状态进行了三维反演分析,对实
验结果加以验证。分析采区内应力场分布规律,给采区巷道布置及支护提供科学依据。数值计算模型参数:工作面的模型长度320 m,宽度150 m;煤层厚度为3.57 m,宽度方向施加3.49 MPa,长度方向施加3.69 MPa,模型总的高差为80m。其几何模型如图4所示。岩石力学参数就近选取参照Ⅱ46轨道上部车场位置取芯实测的结果,如表3所示。计算结果如图5～图10及表4所示。
表4 664工作面的应力大小及参数MPa
走向方向应力倾向方向应力垂直方向应力等效主应力最小主应力最大主应力
664工作面8.8911.098.928.029.616.12
3结论
(1) 由矿区断裂构造分析可知,刘一矿区的构造应力是复杂多变的。在历史上,该矿区的地应力场是变化的,是早期的地质构造不断的被较晚期的地质构造所叠加、继承和演化的结果,不能简单的归于某个构造运动的应力场。
(2) 实测地应力有两个主应力为近似水平方向,且其中一个为最大主应力,方向为SE-NW向;另一个主应力为近似竖直方向。
(3) 最大水平主应力的特征,测点的实测最大主应力为水平方向,方向在220.9°～317.70°范围内变化,其倾角大小在-5.6～0.0度范围内变化,其数值大小在12.05 ～20.85 MPa范围内变化,侧压系数在1.306～1.761范围内变化,表明该矿区水平构造应力较大,水平构造应力占主导地位,且作用方向为SE-NW向。
(4) 较小水平主应力的特征,其方向在35.1～77.7度范围内变化,其倾角大小在5.2～5.7度范围内变化,应力数值大小在9.87 MPa～11.84 MPa范围内变化。
(5) 竖向主应力的特征,其倾角大小在70.10～88.4范围内变化,应力数值大小在8.29 ～15.80 MPa范围内变化。基本接近上覆岩体自重应力。
参考文献:
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[2] 康红普, 林健. 我国巷道围岩地质力学测试技术新进展[J]. 煤炭科学技术, 2001, 29(7):27-30.
[3] 崔盛雄. 十年来韩国隧道施工的地应力水压致裂法测试经验[J]. 岩石力学与工程学报,2007,26(11):2 200-2 206.
[4] 金艳丽, 刘汉东. 初始地应力场反演及回归分析方法研究[J].隧道建设, 2004,24(2):6-8.
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